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2022, 39(6):600-608.doi:10.11836/JEOM22079

装配制造企业作业人员工效学负荷与工作相关肌肉骨骼疾患的关系


北京大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系,北京 100191

收稿日期: 2022-03-07;  录用日期:2022-04-19;  发布日期: 2022-06-25

基金项目: 基础加强计划技术领域基金项目(2020-JCJQ-JJ-238);十三五国家重点研发计划项目(2016YFC0801700)

通信作者: 何丽华, Email: alihe2009@126.com  

作者简介: 江南宇(1999—),男,硕士生;E-mail:jnypku@foxmail.com

[背景] 我国制造业仍属劳动密集型产业,装配制造业从业人员面临着较大的工作相关肌肉骨骼疾患(WMSDs)发生风险。

[目的] 调查分析装配制造业作业人员WMSDs的发生及分布情况,探索工效学负荷(姿势负荷及心理负荷)与WMSDs的关系。

[方法] 于2017年7—9月,采用横断面调查,以方便抽样的方式选择我国北方两城市装配制造行业三家企业中的电子配件组装、轨道客车制造装配作业人员670人作为研究对象进行问卷调查。依据课题组自主研制的“中国肌肉骨骼疾患问卷”评价姿势负荷,采用经修订的中文版“主观负荷评价技术量表”评价心理负荷,使用非条件logistic回归模型探索工效学负荷与WMSDs发生的关系。

[结果] 研究对象的总体WMSDs发生率为39.6%(265/670);男性为43.8%,女性为25.2%;40岁及以上组发生率最高,为47.7%。电子配件组装作业人员WMSDs发生率为16.9%,轨道客车制造装配作业人员为57.3%,差异有统计学意义( $ {\chi ^2} $ =112.63,P<0.001)。研究对象的心理负荷[中位数(第一四分位数,第三四分位数)]为55.6(51.9,83.3)分,姿势负荷为27.1(16.0,41.5)分。非条件logistic回归模型分析结果显示:女性(OR=3.152,95%CI:1.458~6.813)、饮酒者(OR=1.934,95%CI:1.124~3.326)、工作类别是轨道客车制造(OR=3.416,95%CI:1.756~6.644)者WMSDs的发生风险更高;心理负荷越高(OR=1.019,95%CI:1.007~1.031)、姿势负荷越高(OR=1.034,95%CI:1.019~1.050),则WMSDs的发生风险越高。分层分析显示:对于电子配件组装人员,年龄越大(30~39岁、40岁及以上年龄段发生风险分别是30岁以下作业人员的2.526、12.263倍),姿势负荷越高(OR=1.025,95%CI:1.002~1.049),WMSDs的发生风险越高;对于轨道客车装配作业人员,饮酒者(OR=2.035,95%CI:1.155~3.583)、肥胖者(OR=3.094,95%CI:1.185~8.078)WMSDs的发生风险更高,心理负荷越高(OR=1.013,95%CI:1.001~1.025)、姿势负荷越高(OR=1.033,95%CI:1.018~1.049),WMSDs的发生风险越高。

[结论] 装配制造业作业人员的工效学负荷(姿势负荷及心理负荷)大小与WMSDs发生风险之间存在关联,饮酒也是WMSDs的可能危险因素;装配制造业女性作业人员的WMSDs发生风险高于男性;相对于电子配件组装作业人员,轨道客车制造作业人员WMSDs的发生率较高。

关键词: 工作相关肌肉骨骼疾患;  制造业;  工效学负荷;  心理负荷;  姿势负荷 

工作相关肌肉骨骼疾患(work-related musculo-skeletal disorders, WMSDs)是由于个体暴露于职业场所中各类不良工效学因素中产生的肌肉、神经、肌腱、关节、软骨和椎间盘等的损伤疾病。与许多源于接触特定危险物质的职业病不同,WMSDs是一类由心理、生理及职业工效学等多种因素综合作用导致的慢性累积性疾患,可发生于人体单个和多个部位[1-2]。WMSDs影响全球近1/3人口的身心健康与工作效率,对社会经济造成了巨大影响,目前已经成为职业卫生领域的重要问题之一[3-4]

制造业是我国国民经济的支柱产业之一,2020年城镇制造业就业人数在总城镇就业人员的占比达到22.3%[5],但我国制造业的智能化、自动化水平及作业环境距发达国家仍有较大差距,目前仍属于劳动密集型产业,作业人员面临较高的WMSDs发生风险[6]。研究显示,重复性操作、长期保持静态固定姿势等工效学因素是WMSDs的危险因素,工作中的姿势负荷、心理负荷等工效学负荷是反映WMSDs发生风险的重要因素[7-11]。因此,本研究采用横断面研究方法调查国内部分装配制造业人员的WMSDs发生情况,探索姿势负荷及心理负荷等工效学负荷与WMSDs的关系模型,分析WMSDs的危险因素,为WMSDs的防控与干预提供基础数据及理论基础。

1   对象与方法

1.1   研究对象

2017年7—9月选择我国北方两城市中的两家电子配件组装企业和一家轨道客车制造企业的装配作业人员,采用方便抽样的方法,共选取690人纳入流行病学调查。所有调查对象均需满足:年龄≥18岁,当前岗位工龄≥1年,且不存在肌肉骨骼系统外伤以及风湿、结核、肿瘤等其他可能影响肌肉骨骼系统的疾病。本研究开始前已获得北京大学生物医学伦理委员会审查批准(IRB00001052-16015),所有研究对象均在签署书面知情同意并接受培训后填写问卷,最终获取有效问卷共计670份,问卷有效回收率为97.1%,其中来自电子配件组装企业295份,来自轨道客车制造企业375份。

1.2   调查方法

1.2.1   问卷调查

本研究采用课题组自主研制的“中国肌肉骨骼疾患问卷”进行人群调查,问卷经过了信效度验证,本研究的Cronbach’s α系数为0.925[12]。问卷内容主要包括性别、年龄、文化程度、体育锻炼等一般情况,工作过程中的动作姿势等工作情况,心理负荷评价以及肌肉骨骼系统症状评估情况等。体重指数(body mass index, BMI)=体重(kg)/身高2(m2),根据世界卫生组织公布的亚太地区肥胖标准,BMI<18.5 kg·m−2为低体重,正常为18.5~22.9 kg·m−2,超重为23.0~24.9 kg·m−2,肥胖为BMI≥25.0 kg·m−2[13]

本研究中调查对象在工作过程中承受的工效学负荷主要包括姿势负荷与心理负荷。姿势负荷评价主要基于“中国肌肉骨骼疾患问卷”工作情况部分,并参考研究人员依据“工效学检查要点”[14]对各调研现场进行工效学检查的结果,按照WMSDs通常累及的身体部位,将工效学负荷分为重复性或频繁性动作等动态负荷以及长期维持静态固定姿势的静态负荷,建立动、静态姿势工效学负荷评价体系。该评价体系中包含动态负荷和静态负荷条目各自14个,均采用五点评分,分值越高表示频率越高,1表示“从不”,5表示“一直”,将相同部位的动态负荷与静态负荷评分项相乘,获得取值范围为1~25的新的14个综合项,相加得到总分后标化成百分制即为姿势负荷。

心理负荷评价主要依据多维度主观量表,本研究采用的中文版“主观负荷评价技术(Subjective Workload Assessment Technique, SWAT)量表”。SWAT量表包括3个维度,即时间负荷、努力程度以及心理紧张程度,每个维度分为轻度、中度及重度。调查对象按照自己实际工作情况选择对应的选项,然后按照不同维度对工作影响的重要性对三个维度进行排序,并根据打分及排序情况得到对应的心理负荷分值,分值越高则心理负荷越重,量表评估总分为27分。本研究的心理负荷为标化为百分制后的SWAT量表总分。

经验证姿势负荷评价体系与心理负荷评价量表在应用中信效度良好[15-16]。本研究信度分析结果显示,姿势负荷评价体系Cronbach’s α为0.936,Spearman-Brown系数为0.881,各综合项与总分相关系数为0.597~0.815;心理负荷量表Cronbach’s α为0.602,Spearman-Brown系数为0.622,各维度与总分相关系数为0.587~0.689。效度分析显示,姿势负荷评价体系聚类分析中的人体各部位及动作姿势的动态、静态原始条目之间距离最短且两两聚类,因子分析的累积方差贡献率65.604%,能有效区分不同特征职业人群;心理负荷量表因子分析的累计方差贡献率为56.612%,亦能有效区分不同特征职业人群。

1.2.2   WMSDs病例定义及判别

本研究中将WMSDs病例定义为:过去1年内身体某部位(颈部、肩部、上背、下背、肘部、手/腕、臀部、膝部、足/踝)出现不适、麻木、疼痛或活动受限等症状,且症状持续时间超过24 h,经休息后未能缓解,排除其他急症、伤残或后遗症等[17]

1.3   统计分析

问卷录入采用EpiData 3.1软件,使用SPSS 26.0软件进行统计分析。分类变量资料采用频数、百分比进行统计描述,偏态性数值变量资料采用中位数(第一四分位数,第三四分位数)[MP25P75)]描述。不同工作类别作业人员之间年龄、岗位工龄、总工龄及BMI比较采用Kolmogorov-Smirnov Z检验,分类变量组间分布差异比较采用Pearson χ2检验。检验水准为双侧α=0.05。

工效学负荷与WMSDs关系研究采用非条件logistic回归模型。回归分析前,采用Spearman秩相关分析各变量之间相关性,使用方差膨胀系数(variance inflation factor, VIF)、容许度(tolerance, TOL)以及方差分解比例等对纳入回归模型的变量进行共线性诊断。由于电子配件和轨道客车制造装配作业人员在人口信息学特征、职业因素及工效学负荷差异均有统计学意义,故按照工作类别分层,分别对总体及不同工作类别分组进行logistic回归分析。以检验双侧α=0.05为差异具有统计学意义纳入回归;在多因素回归中以是否发生WMSDs为应变量,采用后退法(条件)筛选显著变量,剔除标准为0.10。

1.4   质量控制

资料信息收集主要通过自填问卷获得。利用工间休息等时间集中对作业人员进行培训指导,讲解问卷的内容及注意事项,及时解答疑问,对敏感问题的作答进行培训,避免引起调查对象的抵制;调查员在现场及时向调查对象讲解调查内容以及保密原则,确保检查对象知情同意。问卷填写完成后交由核查人员进行检查。作业人员在知情同意后填写问卷,调查人员在作业人员填写完毕后核查并签字确认。问卷在录入前首先进行问卷审核,剔除填写不合格的问卷。录入时采用EpiData 3.1软件进行平行双录入,避免错录、漏录等情况。录入后对录入数据进行比对,保证数据资料的真实、完整。

2   结果

2.1   基本情况

作业工人年龄MP25P75)为29.0(27.0,32.0)岁,岗位工龄为6.0(2.0,9.0)年,总工龄为8.0(5.0,10.0)年,BMI MP25P75)为22.9(20.5,25.0)kg·m−2。研究对象的一般情况分布及职业因素分布见表1

表1

调查对象不同个体特征组间WMSDs发生情况比较

Table1.

Comparison of prevalence of WMSDs among assembly workers with different individual characteristics

2.2   WMSDs发生情况

调查对象WMSDs发生情况在不同组别中的分布情况及χ2检验结果详见表1。结果显示不同工作类别组间性别、年龄、文化程度、体育锻炼频率、BMI、吸烟情况、饮酒情况、月收入、岗位工龄、总工龄及加班情况分布均存在差异;分层分析显示,轨道客车制造作业人员各特征组WMSDs总发生率均高于相应特征组电子配件组装作业人员。

研究对象WMSDs总发生率为39.6%(265/670),其中电子配件组装作业人员发生率16.9%,轨道客车制造作业人员为57.3%。轨道客车制造作业人员中,以下背痛发生率最高,为35.2%;其次为颈部、肩部、手/腕部,依次为29.3%、27.5%和27.5%;肘部发生率最低,为14.1%。电子配件组装作业人员当中,各部位发生率普遍较低,颈部最高,为10.2%,见表2

表2

不同类别装配制造企业作业人员身体各部位WMSDs发生情况

Table2.

Prevalence of WMSDs in various body parts by work types of assembly workers in manufacturing enterprises

2.3   工效学负荷

结果显示调查对象心理负荷的MP25, P75)为55.6(51.9,83.3)分,姿势负荷为27.1(16.0,41.5)分;其中电子配件组装作业人员的心理负荷为51.9(48.1,63.0)分,姿势负荷为17.4(10.6,26.6)分;轨道客车制造作业人员的心理负荷的MP25, P75)为63.0(51.9,88.9)分,姿势负荷为36.0(23.9,53.9)分,见表3。不同工作类别作业人员之间的心理负荷分布(Z=3.101,P<0.001)及姿势负荷分布(Z=5.573,P<0.001)差异均有统计学意义。

表3

不同类别装配制造企业作业人员工效学负荷分布

Table3.

Ergonomic exposure distribution by work types of assembly workers in manufacturing enterprises

2.4   工效学负荷与WMSDs关系

对各变量之间相关情况进行分析,Spearman秩相关结果显示,心理负荷与姿势负荷之间秩相关系数为0.351;岗位工龄与心理负荷、姿势负荷之间秩相关系数分别为0.139、0.269;秩相关结果表明,三者之间虽然存在相关性,但各变量之间相关程度并不高,共线情况并不严重。共线性分析结果表明,各变量的VIF均小于2.3,TOL均大于0.4,此外各维度的特征值分析及方差分解比例结果均显示变量之间的多重共线情况不严重。

将工作类别作为WMSDs发生率的影响因素进行探讨,建立非条件logistic回归模型,结果显示:性别为女、饮酒、工作类别是轨道客车制造者WMSDs发生风险更高;心理负荷每增加1个标度,发生WMSDs的风险增加1.9%(P<0.05);姿势负荷每增加1个标度,罹患WMSDs的风险增加3.4%(P<0.05),见表4

表4

装配制造企业作业人员WMSDs多因素logistic回归分析(n=670)

Table4.

Multiple logistic regression analysis of WMSDs in assembly workers in manufacturing enterprises (n=670)

对不同工作类别组分层后,多因素分析结果显示:年龄、姿势负荷与电子配件组装作业人员WMSDs的发生风险有关,30~39岁、40岁及以上年龄段电子配件组装作业人员发生风险分别是30岁以下作业人员的2.526、12.263倍;而对于轨道客车装配作业人员,饮酒、肥胖者WMSDs的发生风险更高;此外心理负荷、姿势负荷每增加1个标度,WMSDs发生风险也相应提高1.3%和3.3%(P<0.05)。结果见表5

表5

不同类别装配制造企业作业人员WMSDs多因素logistic回归分析(n=670)

Table5.

Multiple logistic regression analysis of WMSDs for different work types of assembly workers in manufacturing enterprises (n=670)

3   讨论

WMSDs目前已经成为职业健康领域备受关注的问题,此类疾患影响作业人员的工作能力,造成较为严重的经济损失与社会负担[18]。工效学负荷是对工人在作业过程中承受的生理、心理等方面活动水平的系统性评估,包括姿势负荷以及心理负荷等。研究证明,工作中的姿势负荷和力量负荷等工效学负荷是反映WMSDs发生危险水平的重要因素[9]。工效学负荷水平的量化评估是保证工人负荷处于合理水平,预防WMSDs的重要手段。正确评估工效学负荷风险并给出针对性改进措施有利于降低事故发生率,减少工作导致的损伤,提高工作效率。

本研究中装配制造业作业人员WMSDs总体发生率为39.6%,发生率较高的部位为下背/腰部(22.1%)、颈部(20.9%)、肩部(18.8%)及上背部(17.0%),与既往研究中制造业作业人员相关部位WMSDs发生率接近[19-21],表明这些部位是制造业作业人员WMSDs的高发部位,在企业健康安全管理规范以及职业健康防护中应当予以重视。不同类别装配制造企业作业人员WMSDs发生率存在差异,电子配件组装作业人员为16.9%,而轨道客车制造作业人员达57.3%,且各部位发生率及总发生率均高于前者,与吴家兵[22]对于三家汽车装配制造生产工人研究结果(57.4%)接近,但低于王会宁等[23]对汽车装配工人的研究结果(84.0%),这可能是由于不同类别作业人员工效学负荷等存在差异。

本研究基于“中国肌肉骨骼疾患问卷”建立作业人员在工作过程中的动态工作姿势及静态受力等负荷的姿势负荷评价方法,并结合姿势负荷评价与心理负荷评价方法,对作业人员的工效学负荷进行综合量化分析,将处理后的姿势负荷与心理负荷变量纳入多因素logistic回归模型,共线性分析结果表明,各变量的VIF均小于2.3,TOL均大于0.4,各维度的特征值分析及方差分解比例结果均显示共线性情况不严重。本研究多因素回归模型分析结果显示:性别为女、饮酒、工作类别是轨道客车制造的研究对象WMSDs的发生风险更高;心理负荷和姿势负荷越高,WMSDs的发生风险越高。部分研究结果显示,WMSDs患病情况特别是患病部位与性别有关,女性患病风险高于男性[24],本研究结果与其类似,这可能是由于女性力量较小,在相同工作量条件下,相对工作强度更高,疲劳水平更高[25]。而饮酒者WSMDs 发生风险更高的原因可能是乙醇的毒害作用会导致人体骨量降低[26]

根据本研究工作类别组的多因素分析结果,年龄与电子配件组装作业人员发生WMSDs有关,年龄越高则作业人员WMSDs的发生风险越高。对于轨道客车制造作业人员,BMI为肥胖者的WMSDs发生风险更高(OR=3.094)。本研究结果显示,姿势负荷及心理负荷水平与WMSDs的发生风险呈正相关关系,既往研究结果与此相近[1524];客车装配制造作业人员WMSDs的发生率是电子配件组装的3.4倍,推测与轨道客车制造体力作业重复、负荷高、节奏快等因素有关。电子配件组装工人一般采取坐姿精细作业,需长时间、频繁地低头、转头,导致颈部和上肢肌群出现较大姿势负荷,但工作性质导致的力量负荷相对较低。本研究中电子配件组装作业人员的WMSDs发生率为16.9%,各部位发生率普遍较低,颈部最高,为10.2%,与珠宝行业类似[27],WMSDs高发部位与主要是颈、肩、背部与腰部,与张喜标等[28]的研究结论基本一致。肩部、上背部、下背/腰部发生率由高至低依次为7.8%、5.8%、5.4%,WMSDs总体发生率低于张丹英等[29]的研究结果(69.4%)。这可能与工作方式及承受的负荷不一致有关,企业的工作环境及采取相应工效学干预措施力度不同也可能是WMSDs发生率存在差异的原因。相较于电子配件组装人员,轨道客车制造作业人员工作强度较大,且工作姿势较为复杂,以站姿居多,车门、底盘、内饰、尾线等诸多工段工人需长时间保持频繁弯腰等不良工作姿势,故下背/腰部WMSDs发生率(35.2%)高于其他部位,与以往体力负荷引起的WMSDs主要累及下背部与腰部的研究结论一致[30]

职业人员的性别等个体因素[31-32]、作业类别以及姿势负荷、心理负荷等职业相关因素[24,33]都可能与WMSDs的发生有关。既往研究多应用logistic回归模型探讨工作姿势及心理因素等WMSDs的潜在危险因素,但大多是以单个描述条目的形式纳入回归模型。工人所在的工作场所存在的职业因素较多,潜在的职业危害较为复杂,在分析疾病的危险因素以及病因模型探索时可能存在的干扰也较多;尽管在研究WMSDs危险因素时进行逐一分析能较好地反映特定工作姿势或心理等因素与WMSDs的关联,但统计分析时可能出现差异性检验无统计学意义而未能进入多因素研究模型的工作姿势评价条目被选择性剔除的情况,对有效评估工效学负荷与WMSDs 的关系产生不利影响。建立负荷综合评估模型有效避免了过多负荷相关条目导致的多重共线性对回归结果的影响[34],有利于全面评价作业人员在工作过程中承受的工效学负荷。

本研究中尚存在一些不足。目前国内外鲜有关于WMSDs的队列研究,本研究所采用的方法是现况调查,暴露与结局的时序关系无法确定,仅能为病因假设提供参考,而对因果推断存在一定局限。WMSDs是一类系统性疾患,尽管目前使用的职业流行病学判别方法在大规模职业流行病学研究中切实可行,但本研究采用的自报式病例诊断方式难免存在回忆偏倚,疾病的临床诊断及诊治过程中还需要更具体的临床诊断标准。本研究中心理负荷OR值相对较低,原因可能是评价方法存在差异,且不同工作类别人群的作业流程及工作条件等存在不同。本研究工效学负荷内容、评价方法等内容还需要进一步完善,且缺乏对力量负荷等重要工效学负荷因素影响的评估,各类负荷综合指标的协同交互效应也亟待探讨。

工效学负荷研究对装配作业人员WMSDs的早期发现及防控具有较大意义,未来将进一步聚焦于建立规范化的工效学负荷评价体系,以实现工效学研究中所关注的舒适、安全、效率等优化目标。

表1

调查对象不同个体特征组间WMSDs发生情况比较

Table 1

Comparison of prevalence of WMSDs among assembly workers with different individual characteristics

表2

不同类别装配制造企业作业人员身体各部位WMSDs发生情况

Table 2

Prevalence of WMSDs in various body parts by work types of assembly workers in manufacturing enterprises

表3

不同类别装配制造企业作业人员工效学负荷分布

Table 3

Ergonomic exposure distribution by work types of assembly workers in manufacturing enterprises

表4

装配制造企业作业人员WMSDs多因素logistic回归分析(n=670)

Table 4

Multiple logistic regression analysis of WMSDs in assembly workers in manufacturing enterprises (n=670)

表5

不同类别装配制造企业作业人员WMSDs多因素logistic回归分析(n=670)

Table 5

Multiple logistic regression analysis of WMSDs for different work types of assembly workers in manufacturing enterprises (n=670)

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[基金项目] 基础加强计划技术领域基金项目(2020-JCJQ-JJ-238);十三五国家重点研发计划项目(2016YFC0801700)

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[收稿日期] 2022-03-07

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装配制造企业作业人员工效学负荷与工作相关肌肉骨骼疾患的关系

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